發電機組可靠性的研究

閆　巖

（山東魯能軟件技術有限公司，山東濟南，250101）

發電機組可靠性的研究

閆巖

（山東魯能軟件技術有限公司，山東濟南，250101）

隨著經濟的發展和社會的進步，當今社會對于電力的需求變得越來越大，對電能質量的要求也越來越高。本文結合發電機組可靠性、模型建立，對于發電機組可靠性進行了研究。

發電機組；可靠性；容量模型

1　概述

1.1可靠性和可靠度的概念

可靠性指一個元件、一個設備或者一個系統，在一定的時間內，在規定的條件下完成規定功能的能力。把可靠性用一定的特性指標表示出來，就是可靠度。可靠度表示元件可靠工作的概率。

1.1.1元件的可靠性。眾多的元件構成了一個系統，每一個元件都是系統的一個基本單元。在組成系統的元件中，分為可修復軟件和不可修復軟件。

所謂的不可修復軟件指的是，元件投入使用中，一旦損壞就不能修復或者修復的經濟效益不高。對于這類元件而言，使用壽命就是一個非常重要的衡量指標，元件的使用壽命值得是從開始投入使用首次故障的時間。

元件的平均工作時間指的是元件從開始投入使用到發生故障的平均時間，代表著元件的壽命，實際中平均工作時間的數學期望是

1.1.2元件狀態的馬爾科夫過程。元件從一種狀態到另一種狀態的轉移過程，是一個隨機過程。元件狀態的轉移，可以在任何時候進行。在時間+t時的狀態轉移，只與元件在時間t的狀態有關，而與t以前的狀態無關。這種隨機過程稱為時間上連續，狀態離散的馬爾科夫過程。元件的狀態轉移概率，即故障率和修復率是常數，它和時間t無關，即平衡的馬爾科夫過程。在發電機組可靠性研究中，因需要了解每個時間點上發生某狀態的概率，正好就可以運用馬爾科夫理論。

1.2發電機組可靠性的評估指標

1.2.1發電機組的強迫停運率。發電機組的強迫停運率是衡量發電機組可靠性的一個非常重要的指標，其定義為：

1.2.2電力不足率（LOLP）。它是電力不足概率的簡稱，指在假定的日尖峰負荷持續一整天的條件下，系統負荷超過發電容量的時間概率，即系統的有效容量不足以支撐負荷要求的時間概率。

1.2.3電力不足期望（LOLE）。電力不足期望值（LOLE）為在被研究的一段時間內（一般為一年），最大負荷超過系統有效容量的期望的天數或小時數，在工程應用中通常為：LOLE = LOLP*T，當中T是所研究的周期。

2　發電機組可靠性的數學模型

2.1發電機組可靠性評估的實際應用。在分析發電機組可靠性中，一般分為短期、中期和長期三種情況。其中，短期指的是幾個小時或者幾天的時間，其作用是用來安排可用發電容量的經濟利用，在一定的風險水平下研究運行的備用容量是否充足。中期指的是一年以上兩年以下的時間區間，中期評估的作用是估計水能不可用度和水能預測不確定性的影響，安排各種經濟運行方案。長期的評估是指兩到四年的評估，長期評估的作用是制定機組的擴大性檢修計劃或者恢復計劃。

2.2發電機組可靠性評估的具體方法。其一，解析法，即建立發電系統和系統負荷的數學模型，后轉化成數學問題求解各項指標。這種辦法的好處是思路很清晰而且很容易理解。

其二，模擬法，雖然也是使用數學模型，但是需要做常規統計試驗。相比之下，其可以解決復雜問題，更加靈活。

3　發電機組的容量模型

發電機組或系統在時刻處于某一種容量狀態的概率叫做容量狀態概率模型，它的概率分布是離散型的。在實際應用中容量概率模型有兩種表達形式：一種是可用或有效容量概率模型；另一種是停運容量概率模型。具體結合兩臺機做出分析。

3.1兩臺機模型。兩臺機模型的基本條件是：兩臺發電機組并聯運行，其容量分別是MW及MW，故障率為1/a及1/a，修復率為1/a及1/a。

3.1.1狀態模型圖。通常，不考慮在同一時間內兩臺發電機組同時發生故障或者修復的可能性，如果用數學的語言來描述這個問題就是兩臺發電機組同時發生故障的概率為0.

圖：兩臺機狀態模型（a）組合前狀態； （b）組合狀態

3.1.2狀態概率。把兩個發電機組分別編號成為1#和2#發電機組，并制定1#發電機組的可用度和不可用度分別為和，可得出如下的計算公式：

2#發電機組和1#發電機組的類似，4種組合的概率分別為：

因為這些概率之和是符合二項式定理的，同時，因為它們這四種狀態的互斥關系，所以還可以得出如下的關系公式：

3.1.3狀態頻率。得出的狀態頻率分別為：

累計狀態的頻率計算式為：

4　總結

當前，電力系統越來越龐大，越來越復雜，且電力供應的可靠性也變得越來越重要，因此研究發電機組可靠性，從而做出科學合理的預測極具現實意義。

Research on the reliability of generating set

Yan Yan
（Shandong Luneng software technology Co.，Ltd.，Ji Nan，250101，China）

With the development of economy and the progress of society，more and much better quality electric power is demanded.From these aspects of the generating units reliability，the model establishment，this paper researches the main point on the reliability of generating units.

generating set； reliability；capacity model

閆巖（1989-），女，漢族，山東濟南人，工學學士，山東魯能軟件技術有限公司熱動工程師，業務方向：發電設備可靠性。

［1］白宏坤、李干生，發電系統的可靠性分析研究，河南電力，2001年第4期